(57)【要約】【課題】コンデンサを遮断機で開閉する装置において、コンデンサの突入電流をなくし、同じ相の同じ位相で開閉することが本発明の課題である。【解決手段】コンデンサ開閉用の遮断機のある相にダイオードを接続し、他の相にダイオードまたは抵抗を接続して、コンデンサには波高値と同じ直流電圧を充電し、交流電圧が直流電圧と一致したとき遮断機を閉じる。  遮断機を開くタイミングは遮断機を開いた時ダイオードに電流が流れる時間帯とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相交流電源に三相遮断機を接続し、三相遮断機の負荷側に三相コンデンサを接続し、三相遮断機のある相の接点間に並列にダイオードを接続し、他の相の接点間に並列に逆方向にダイオードまたは抵抗を接続し、三相交流電源のある相と他の相の間の電圧が最大の時の位相から＋−２０度位相の範囲内で、三相遮断機を投入することを特徴とする三相コンデンサを三相遮断機で同期投入する装置
【請求項２】
三相交流電源に三相遮断機（以下本文では三相遮断機を遮断機と記す）を接続し、遮断機の負荷側に三相コンデンサを接続し、遮断機のある相の接点間に並列にダイオードを接続し、他の相の接点間に逆方向にダイオードまたは抵抗を接続し、遮断機を開放した時ダイオードが順方向に電流が流れる時間帯に、遮断機を開放することを特徴とする、三相コンデンサを遮断機で同期遮断する装置
【請求項３】
上記請求項１、及び２、の特徴をもつ三相コンデンサを遮断機で同期開閉する装置の故障を検出し保護する装置として、（１）遮断機の接点間の電圧を検出し、この検出電圧を直流検出器と交流検出器でそれぞれ直流分と交流分に分け、直流分の規定値と交流分の規定値とそれぞれ比較し、その結果を出力すること。（２）上記の出力を遮断機の開閉状態と論理積（ＡＮＤ）を取った答えにより装置の故障を判定すること。  上記判定結果により三相コンデンサを遮断機で同期開閉する装置の電源側に設置してある遮断機を開放することを特徴とする三相コンデンサを遮断機で同期開閉する装置の保護装置
【請求項４】
上記請求項１、及び２、の特徴をもつ三相コンデンサを遮断機で同期開閉する装置の故障を検出し保護する装置として、遮断機の接点間の電圧を検出し、遮断機を閉じる前の電圧と遮断機を閉じた瞬間の検出電圧の差が規定値を越えた場合に故障と判定すること。  上記判定結果により三相コンデンサを遮断機で同期開閉する装置の電源側に設置してある遮断機を開放することを特徴とする三相コンデンサを遮断機で同期開閉する装置の保護装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、三相遮断機の接点間にダイオードを接続してコンデンサに直流電圧を充電した後、三相遮断機を同期投入して突入電流をなくし、始めの充電状態に戻る位相で同期開放することにより三相遮断機を高頻度で開閉しても突入電流を流さない装置とその保護装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来コンデンサをＳＣＲで入り切りする装置や単に遮断機で開閉する装置は公知である。  また、固定コンデンサをＳＣＲで制御する装置【特許文献１】２００４−３２０８６０がある。さらに（有）オークスが平成１７年４月１０日に提出した整理番号ＳＡＮ１７０４１０ではある相にダイオードを接続し他の相に抵抗を接続し同期遮断機でコンデンサを開閉する装置がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  コンデンサを三相遮断機で（以下三相遮断機を遮断機と記す）三相電源に接続すると突入電流が流れること、リレー回路等で三相遮断機を開閉すると４０ｍＳ以上の遅れや１０ｍＳ程度のばらつきが出ること、コンデンサの組が多くあったとき、各バンクの開閉にタイミングのずれがあるため、リアクトルをＳＣＲで制御する装置と併用しても制御の連続性がない、という問題があった。【０００４】  また、（有）オークスが平成１７年４月１０日に提出した、整理番号ＳＡＮ１７０４１０の場合ダイオードの充電に時間が掛かる欠点があった。  上記課題を解決するために、コンデンサの突入電流をなくする方法としてコンデンサの直流充電による同期開閉装置を開発すること、遮断機の開閉遅れ時間だけ早く遮断機に投入信号を加えること、この装置が故障になった時これを検出することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  本発明では上記の課題を解決するために、ある相のコンデンサをダイオードで波高値まで直流充電し、その相の交流電圧が直流充電した値と同じになった時遮断機を投入し、遮断機を開放した場合にコンデンサに流れていた電流がダイオードに流れる時間帯で遮断機を開放する。【０００６】  ある相を上記のように制御すれば他の相は自動的にコンデンサの充電電圧と遮断機の投入電圧が同じになり、どの相も突入電流が流れない。  遮断機を開放するとダイオードを通して電流が流れ、直流充電が終わるので、高速開閉が可能である。  さらに、ダイオードのパンクや遮断機の動作遅れ等の故障時にこれを検出し保護する装置を次の手段で製造する。【０００７】（１）遮断機を開放したとき、直流充電電圧が交流電圧の波高値でなければダイオードの故障とする。（２）遮断機を投入した瞬間の交流波形が規定値以上に変動した場合には、遮断機が動作遅れ等の故障とする。【０００８】  具体的には、２つのダイオードの負荷側に高抵抗を接続し高抵抗の他端をアース電位にして、２つの抵抗に流れる電流の差を差動増幅器で増幅して、２つのダイオードの負荷側の電圧、言い換えればコンデンサの遮断機投入前の直流充電電圧と遮断機投入後の交流電圧を検出する。  高抵抗によるアースが許されない場合は、遮断機の接点間に高抵抗を接続し高抵抗に流れる電流を光に変換してアース電位の弱電回路に伝送して、上記と同じ検出を行う。【０００９】  また、同じ回路で遮断機が投入される前の直流充電電圧と投入した瞬間の交流電圧の差によって、遮断機の投入の位相と正確さを検出する。検出した電圧をそれぞれの規定値と比較して装置の故障を判定することができる。  高抵抗の接続場所としては、１箇所は必ずダイオードの負荷側であるが、他の箇所は多数考えられる。
【発明の効果】
【００１０】  本発明によれば、遮断機を開閉する瞬間が半サイクルの誤差もなく、突入電流もなく、相の変動もなく制御されるので、たとえばコンデンサの容量を１，２，４，８、の比率とし、１５段階の制御をする場合、容量８のコンデンサを入れて容量４のコンデンサを切った場合に、容量切り替え時の電圧の凸凹なしに切り替えることが出来る。【００１１】  この性質を利用してリアクトルをＳＣＲで制御する装置の一部を本発明の装置に置き換えたり、その全てを置き換えたりすれば装置の価格が安くなり、電力損失が少なくなる。  本発明によれば、ダイオード、抵抗、遮断機、その他に故障が発生した場合に半サイクルでこれを検出することが出来るので、装置の安全性が高まる。
【発明の実施するための最良の形態】
【００１２】  以下本発明の実施の形態を１〜４図に基づいて説明する。
【実施例１】  図１は本発明の実施例を示すブロック図である。  この図において三相交流電源Ａ相、Ｂ相、Ｃ相、に遮断機Ｓ１が接続され、その負荷側に遮断機Ｓ２が接続されている。  遮断機Ｓ１、は装置が故障したときや、点検の場合に電源と装置を切り離すものであり、遮断機Ｓ２、はコンデンサを開閉するためのものである。【００１３】  遮断機Ｓ２の負荷側に三相のリアクトルＬ（以下本文ではリアクトルＬと記す）と三相のコンデンサＣ（以下本文ではコンデンサＣと記す）が接続されているが、これは進相コンデンサのほかに高調波フィルタの役目もしている。  遮断機Ｓ２のＡ相の接点に並列にダイオードＤ１を接続し、遮断機Ｓ２のＢ相の接点に並列にダイオードＤ２が接続されている。【００１４】  遮断機Ｓ２のＣ相の接点に並列に抵抗Ｒ１を接続し、コンデンサＣの対地間電位が上がり過ぎないようにしている。  遮断機Ｓ１を閉じ、遮断機Ｓ２を開いた状態では、Ａ相とＢ相の交流電圧が整流器Ｄ１、Ｄ２を通して整流されてコンデンサＣに充電される。  この時の充電電圧は交流電圧の波高値である。【００１５】  三相交流電圧がこの充電電圧に等しいとき、遮断機Ｓ２を閉じればコンデンサＣに突入電流は流れない。  遮断機Ｓ２を開いた時ダイオードＤ１、Ｄ２、に電流が流れる時間帯に遮断機Ｓ２を開けばＡ相とＢ相の交流電圧が整流器Ｄ１、Ｄ２を通して整流されてコンデンサＣに充電されるので、初期状態で遮断機Ｓ２を開いたことになる。【００１６】  遮断機Ｓ２が開き、整流器Ｄ１、Ｄ２、に電流が流れなくなる瞬間の位相はＡ相とＢ相の間の電圧が最大の時であり、これは遮断機Ｓ２を閉じた時の位相と同じである。  したがって、図１のような装置を多数使用して遮断機の切り替えによって容量を切り替える場合も、同じ位相でコンデンサの切り替えが行われるので、不要な電圧変動は起こさない。【００１７】  ダイオードＤ１、Ｄ２、の両端にはサージアブソーバーを接続して雷電圧による過大電圧からダイオードＤ１、Ｄ２、を保護する。  なお、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相、等の相順は説明を分かり易くするためのもので、実際の装置では相順は関係ない。  本文で相順を固定して説明してもこれは説明を判り易くするための仮の相順である。【００１８】  次に保護回路について説明すると、高抵抗Ｒ２、Ｒ３、の１端を図１のようにダイオードＤ１、Ｄ２、に接続し、他端を差動増幅器の入力に加える。  差動増幅器は内部でフィードバック抵抗により高抵抗Ｒ２とＲ３に流れる電流をアースＥに流すとともに万一に備えて入力回路にダイオードを逆並列にしたものを接続する。  差動増幅器は高抵抗Ｒ２とＲ３に流れる電流の差を電圧の形で取り出し、直流検出回路と交流検出回路に加え、それぞれの大きさがそれぞれの規定値を超えているかどうか判定し結果を出力する。【００１９】  遮断機Ｓ２が開いている時閉じる補助接点Ｓ２Ｂ（通常Ｂ接点と呼ばれる）を通して直流検出回路の出力を故障検出器に加えると、直流検出回路の出力は遮断機Ｓ２が開いている時、Ａ相とＢ相のコンデンサＣの間に直流電圧が充電していることを示すので、もし充電していない結果になった場合、ダイオードＤ１、Ｄ２、の故障として検出する。【００２０】  遮断機Ｓ２が閉じた時閉じる��助接点Ｓ２Ａ（通常Ａ接点と呼ばれる）を通して交流検出回路の出力を故障検出器に加えると、その出力は遮断機Ｓ２が閉じている時、Ａ相とＢ相のコンデンサＣの間に交流電圧が加わることを示すので、もし交流電圧が加わらない結果になった場合、抵抗Ｒ２、Ｒ３、及び差動増幅器の故障として検出する。【００２１】  次に遮断機Ｓ２の投入位相のずれを検出する手段を図１によって説明する。差動増幅器の出力を差電圧検出に加え、差電圧検出は直流電圧を４ｍＳ程度の高次遅れフィルタで直流電圧を保持して置く。  遮断機Ｓ２が閉じた時閉じる補助接点Ｓ２Ｂが開いた直後から、０〜２ｍＳまでの間で遮断機Ｓ２が投入されるので、フィルタの出力と現在の差動増幅器の出力を比較し、その差電圧をさらに高周波フィルタを通して取り出した値を規定値と比較して故障検出を行う。【００２２】  この時、高周波フィルタを通して検出した大きさと電源電圧に対する位相を記憶して後に取り出せるようにしておけば故障にいたる経過とその原因を知ることが出来る。  このようにして故障検出した遮断信号を遮断機Ｓ１に加えて遮断機Ｓ１を開放し、装置全体を保護する。【００２３】  次に図１によって、同期投入信号を発生する手段を具体的に説明する。  三相交流電源の電圧を１１０Ｖ程度の電圧として取り出したものがＰＴ電圧で、同期投入信号発生器はこの電圧から遮断機を投入するタイミングをパルスとして常時発生させる。  投入スイッチＳＴを閉じると、パルスと一致したタイミングで遮断機Ｓ２に投入信号を送り始める。【００２４】  図２は図１のダイオードＤ２の代わりに抵抗Ｒ１を接続したものである。  この場合はコンデンサＣを充電するまでの時間が掛かる場合があるが、その他の動作は図１の場合と同じである。【００２５】  図３は図２のブロック図に抵抗Ｒ４、Ｒ５、を加えたもので、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ４の差電流によってダイオードＤ１の両端の電圧を測定し、抵抗Ｒ２、Ｒ３、Ｒ５の相互間の差電流により遮断機Ｓ２を閉じた後の交流電圧を取り出すことが出来るので、保護回路の信頼度が増す。【００２６】  図４は図２のブロック図の一部を変更して、高抵抗Ｒ２を通して抵抗Ｒ１の負荷側に流れる電流を電光変換器によって光信号に変えて電光変換器に送り、これを電圧に変える回路を追加したものである。【００２７】  以上の説明ではＡＢ相を充電する相にしているが、これは説明がわかり易くなるようにしたもので、どの相を選択しても同じ結果が得られる。  また、遮断機Ｓ２の補助接点Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂ、及び投入スイッチＳＴは説明を簡素化するために接点を用いて説明したもので、電圧や光などに置き換えることができる。  本装置はモーター起動時の電圧変動を抑制する用途の場合は、起動の予知信号を制御系に加えることになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】は本発明の実施例で、コンデンサを遮断機で制御する場合のブロック図でダイオードを２個使用した例である。
【図２】は本発明の実施例で、コンデンサを遮断機で制御する場合のブロック図でダイオードを１個使用した例である。
【図３】は図２の例の中で差動増幅器の入力信号を４箇所にした例を示すブロック図である。
【図４】は図２の例の中で高抵抗の一端を接地することを止め、光で対地電圧の絶縁を行う例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００１６】Ｄ１、Ｄ２      ダイオードＳ１、Ｓ２、    三相遮断機（本文では遮断機と記す）Ｒ１            抵抗Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５  高抵抗Ｌ              コンデンサ用三相リアクトル（本文ではリアクトルと記す）Ｃ              三相コンデンサ（本文ではコンデンサと記す）Ｓ２Ａ          遮断機Ｓ２の補助接点で常時開接点Ｓ２Ｂ          遮断機Ｓ２の補助接点で常時開接点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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